Nanomaterial bringer fargeendrings egenskaper til roboter

Et nyutviklet film av gullnanopartikler kan tillate roboter å adoptere kamuflasje og hudfargeegenskaper som ligner på skapninger som kaméleoner og blækspruter. Materiellet er i stand til å endre farge i respons til enhver type bevegelse. 

Materiellet ble skapt av UC Riverside-vitenskapsmenn og det ble dokumentert i en artikkel publisert i Nature Communications forrige uke.

Dette materiellet er forskjellig fra andre som brukes til å etterligne fargeendring i naturen. Filmen kan endre farge basert på enhver type bevegelse, inkludert bøyning og twisting. Dette materiellet kan bli brukt på utsiden av roboter, og tillate dem å gå inn i miljøer som er farlige eller umulige for mennesker. 

Noen av disse miljøene kan inkludere steder som undervannsrev som er ekstremt vanskelige å gå inn i. En annen mulig fordel med dette materiellet er at biologer kan bruke det til å lære om dyr i disse miljøene og pressene de møter. 

Det finnes andre materialer som har fargeendrings egenskaper basert på bevegelse, men filmen av gullnanopartikler kan bli trykt og programmer til å vise komplekse mønster. 

Nanomaterialer og magneter

Nanomaterialer er materialer som er redusert til å være ekstremt små. De kan være like store som et virus, som er omtrent ti nanometer i bredde og lengde. Det finnes noen spesifikke materialer, som sølv og gull, som har fargeendrings egenskaper basert på størrelse, form og retning de peker. 

“I vårt tilfelle, reduserte vi gull til nano-størrelse stenger. Vi visste at hvis vi kunne få stengene til å peke i en bestemt retning, kunne vi kontrollere deres farge,” sa Yadong Yin, en kjemiprofessor. “Vendt en vei, kan de se røde ut. Flytt dem 45 grader, og de endrer til grønn.”

En av utfordringene for forskningsteamet var å få millioner av gullnanostenger til å flyte i en væske løsning, samt å få dem alle til å peke i samme retning og vise en enhetlig farge. 

For å komme rundt dette, tok teamet de større gullmagnetenanostengene og fusjonerte mindre ene på dem. Paret ble deretter innkapslet i en polymer-skjold for å holde dem side om side, og deretter kunne magneter bli brukt for å kontrollere orienteringen av begge stengene.

“Akkurat som hvis du holder en magnet over en haug av nåler, peker de alle i samme retning. Det er hvordan vi kontrollerer fargen,” sa Yin.

Nanostengene tørkes inn i en tynn film og slutter å reagere på magneter etter at deres orientering er fiksert på plass. 

“Men, hvis filmen er fleksibel, kan du bøye og rotere den, og vil fortsatt se forskjellige farger når orienteringen endrer,” sa Yin.

https://www.youtube.com/watch?v=-tCWfe6vbY8

Framtidsrettede roboter og valutaautentisering

Hovedmålet er å bruke dette materiellet på framtidsrettede roboter, men det finnes andre anvendelser også. Ifølge UC Riverside-kjemiker Zhiwei Li, som er den første forfatteren av artikkelen, kan filmen bli brukt i sjekker eller kontanter og fungere som en autentiseringsegenskap. Når filmen er utsatt for normalt lys, er den grå, men ved hjelp av polariserte linser, viser den komplekse mønster. Bevegelse som twisting kan også endre fargekontrasten til filmen. 

Forsknings-teamet ser en ubegrenset mengde anvendelser. 

“Kunstnere kunne bruke denne teknologien til å skape fascinerende malerier som er veldig forskjellige avhengig av vinkelen de blir sett fra,” sa Li. “Det ville være fantastisk å se hvordan vitenskapen i vårt arbeid kunne kombineres med skjønnheten i kunst.”